La physiologie des coureurs d'élite

La course à pied de compétition peut être considérée comme le temps nécessaire pour courir une distance spécifique, la mesure de référence de la performance étant le temps au chronomètre lorsque l'athlète franchit la ligne d'arrivée. Au niveau de l'élite, les disciplines olympiques vont du 100 mètres au marathon, tout ce qui est au-delà étant classé comme ultramarathon.

Ces épreuves individuelles sont conçues pour déterminer les athlètes les plus rapides du monde. Cependant, une telle variation dans la distance et la durée de la course entraîne des exigences uniques pour l'événement et des déterminants associés de la performance. Nous examinons ici la physiologie de la course à pied, en mettant l'accent sur les exigences physiologiques du marathon et sur les variables cinématiques (mouvement) associées aux coureurs d'endurance et aux sprinters d'élite.

Coureurs d'endurance

Les principales exigences physiologiques du marathon ont été documentées comme suit : 

• Absorption maximale d'oxygène (VO2 max) - la quantité maximale d'oxygène absorbée et utilisée par minute, par kilogramme de masse corporelle.
• Seuil de lactate - le point auquel le lactate sanguin augmente au-dessus des niveaux de base et de l'économie de course.
• La demande d'énergie pour une vitesse de course donnée⁽¹⁾.

Consommation d'oxygène

Pendant la course d'endurance, l'oxygène est absorbé par l'organisme pour faciliter la production d'énergie aérobie et la performance de l'exercice. À mesure que l'intensité de l'exercice augmente, le volume de consommation d'oxygène nécessaire pour maintenir les niveaux de performance augmente également. Cette tendance se poursuit jusqu'à ce qu'un point maximal soit atteint, à partir duquel le volume de consommation d'oxygène ne peut plus augmenter avec l'intensité de l'exercice. Ce point définit la VO2 max et représente le volume maximal d'oxygène que le corps peut absorber et utiliser pendant l'exercice. 

Exprimées en millilitres d'oxygène consommé par kilogramme de poids corporel par minute (ml/kg/min), les valeurs de VO2 max des athlètes d'endurance d'élite se situent entre 70 et 85 ml/kg/min (2,3), contre 43,5 ± 7,0 ml/kg/min chez les coureurs non entraînés⁽⁴). Ces valeurs élevées de VO2 max permettent des vitesses de course plus élevées pendant les courses de longue distance et se traduisent par des performances gagnantes.

Seuil de lactate

La deuxième exigence physiologique du marathon est le seuil de lactate, qui peut être exprimé en pourcentage du VO2 max et qui correspond à la première augmentation du lactate sanguin par rapport aux niveaux de base. L'augmentation du seuil de lactate se traduit généralement par une amélioration des performances en course d'endurance⁽¹⁾.

Chez les athlètes d'élite, le seuil de lactate peut atteindre 82,0±6,6 % de _VO2max, contre 76,6±6,4 % chez les personnes non entraînées ⁽⁴). Associée à un _VO2max absolu élevé, la capacité à réaliser des performances pendant des périodes prolongées à un pourcentage élevé du _VO2max fait du coureur d'endurance un coureur capable de maintenir des vitesses de course rapides.

Chez les coureurs d'endurance d'élite, avec un _VO2max similaire, l'économie de course est un meilleur prédicteur de la performance ⁽⁵⁾.

Demande d'énergie

Définie comme la demande d'énergie pour une vitesse de course donnée, les athlètes ayant une bonne économie de course dépensent moins d'énergie que les athlètes ayant une mauvaise économie de course à la même vitesse ⁽⁵). Dépenser moins d'énergie et donc utiliser moins d'oxygène, à une vitesse de course donnée, permet à un coureur d'endurance d'élite d'être plus efficace.

Un certain nombre de variables interagissent pour déterminer l'économie de course. Elles peuvent être classées comme suit : facteurs d'entraînement, environnement, physiologie, biomécanique et anthropométrie (voir ci-dessous). Les coureurs d'endurance qui peuvent combiner une _VO2max élevée et une bonne économie de course sont susceptibles d'obtenir les meilleures performances en situation de course et de franchir la ligne d'arrivée en premier.

Sprinters

La finale du 100 m est souvent considérée comme la définition de l'athlète le plus rapide de la planète (6). La physiologie de la course et les facteurs cinématiques se combinent pour produire les vitesses de sprint nécessaires pour courir 100 m en moins de 10 secondes. Le facteur physiologique prédominant chez les sprinters est un pourcentage élevé de fibres musculaires à contraction rapide, jusqu'à 75 % chez les sprinters d'élite ( ⁶⁾.

Les fibres musculaires à contraction rapide produisent de la force à un rythme élevé, ce qui permet aux sprinters de générer une puissance plus importante par pas. La puissance métabolique par temps de contact au sol et le rendement mécanique qui en résultent permettent aux sprinteurs d'élite de réaliser des performances proches des limites de la performance humaine ⁽⁶).

Les deux variables cinématiques clés qui définissent la vitesse de sprint sont la longueur et la fréquence de la foulée ⁽⁷). Un rapport optimal entre ces deux variables se traduira par la vitesse la plus élevée qu'un sprinter puisse atteindre. La relation entre ces deux variables étant mutuellement dépendante, l'augmentation de l'une d'entre elles peut potentiellement améliorer la performance du sprint. 

Cependant, comme il s'agit de facteurs dépendants, l'augmentation de la fréquence de la foulée diminue la longueur de la foulée et l'augmentation de la longueur de la foulée diminue la fréquence de la foulée. Lorsque l'on cherche à améliorer l'une de ces variables et la performance globale du sprint, une amélioration ne sera constatée que si l'autre variable ne subit pas une diminution proportionnelle ou plus importante. Une analyse des performances de l'élite sur 100 m a révélé des fréquences de foulée de 4,25 Hz et des longueurs de foulée de 2,44 mètres, résultant en des vitesses de course de 10,38 m/s et des temps sur 100 m de 9,63 secondes ⁽⁷⁾.

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Références

1. Midgley, A. W., McNaughton, L. R. et Jones, A. M. (2007). Training to enhance the physiological determinants of long-distance running performance. Sports Medicine, 37(10), 857-880.
2. Joyner, M. J. et Coyle, E. F. (2008). Endurance exercise performance : the physiology of champions. The Journal of physiology, 586(1), 35-44.
3. Billat, V. L., Demarle, A., Slawinski, J., Paiva, M. et Koralsztein, J. P. (2001). Physical and training characteristics of top-class marathon runners. Medicine & Science in Sports & Exercise, 33(12), 2089-2097.
4. Caputo, F., Mello, M. T. et Denadai, B. S. (2003). Oxygen uptake kinetics and time to exhaustion in cycling and running : a comparison between trained and untrained subjects. Archives of physiology and biochemistry, 111(5), 461-466.
5. Saunders, P. U., Pyne, D. B., Telford, R. D. et Hawley, J. A. (2004). Factors affecting running economy in trained distance runners (Facteurs affectant l'économie de course chez les coureurs de distance entraînés). Sports Medicine, 34(7), 465-485.
6. Beneke, R. et Taylor, M. J. (2010). What gives Bolt the edge - AV Hill le savait déjà ! Journal of biomechanics, 43(11), 2241-2243.
7. Krzysztof, M. et Mero, A. (2013). A kinematics analysis of three best 100 m performances ever. Journal of human kinetics, 36(1), 149-160.

Par écrit

Ben Samuels

Ben est nutritionniste de performance chez Science in Sport